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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines in längsaxialer Richtung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstabs.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Messapparatur zur ortsaufgelösten Messung wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines pneumatisch in einer Förderleitung in längsaxialer Richtung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere eines Filterstabs.
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Bei der Herstellung von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstäben bzw. Filterzigaretten oder Tabakstöcken, ist es notwendig, deren Eigenschaften, insbesondere wenigstens eine physikalische Eigenschaft, wie beispielsweise die Länge des stabförmigen Artikels, die Länge einzelner Segmente des stabförmigen Artikels beispielsweise von Filtersegmenten in einem Multisegmentfilterstab, die Position von einzelnen Bestandteilen des stabförmigen Artikels beispielsweise von mit Flüssigkeit gefüllten Kapseln in einem Filterstab, insbesondere relativ zu einem Anfang oder Ende des Filtertabs zu bestimmen, um festzustellen, ob der hergestellte stabförmige Artikel die gewünschten Eigenschaften aufweist, also insbesondere die gemessenen Eigenschaften in einem vorgebbaren Toleranzbereich liegen.
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Bei hergestellten stabförmigen Artikeln, die zur weiteren Verarbeitung in längsaxialer Richtung, d. h. in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse des stabförmigen Artikels ist, gefördert werden, um an einem dem Herstellungsort entfernten Ort weiterverarbeitet zu werden, ist es besonders schwierig, wenigstens eine physikalische Eigenschaft des stabförmigen Artikels ortsaufgelöst in längsaxialer Richtung bzw. in Längserstreckung des stabförmigen Artikels zu bestimmen, da der stabförmige Artikel sich quasi freifliegend durch einen Messbereich einer Messvorrichtung hindurch bewegt. Hierbei wirken sich Störungen der Bewegungsbahn sofort auf die Ortsempfindlichkeit der Messung aus.
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Um dieses Problem zu lösen, ist in einer am heutigen Tage auch von der Anmelderin beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereichten Patentanmeldung mit dem Titel „Ortsaufgelöste Messung wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie” angegeben, dass für eine Messung der physikalischen Eigenschaft zunächst eine zeitaufgelöste Messung beim durch den Messbereich sich hindurchbewegenden stabförmigen Artikel durchgeführt wird und diese zeitaufgelöste Messung dann mit einem Geschwindigkeitsprofil des Artikels im Messbereich gefaltet wird, um eine ortsaufgelöste Messung zu erzielen. Alternativ ist in dieser Patentanmeldung auch angegeben, dass ein weiterer Sensor vorgesehen ist, der einen Takt für die zeitaufgelöste Messung generiert, so dass sich unmittelbar ein ortsaufgelöstes Messsignal mit ausreichender Genauigkeit ergibt.
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Aus
EP 1 397 961 B1 ist es bekannt, eine physikalische Eigenschaft eines in einer Förderleitung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie zu messen, wobei die Länge und der Durchmesser des Artikels mittels einer optischen Messeinrichtung gemessen werden.
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Aus
EP 1 557 100 B1 ist es bekannt, einen längsaxial geförderten stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie in einem Durchlichtverfahren zu messen, wobei die Helligkeit des durch den Artikel hindurchgeleuchteten Lichtes erfasst wird, wobei die Lichtquelle als Laserlichtquelle ausgebildet ist und wobei ein kleiner Bereich eines durch die Laserlichtquelle im Artikel erzeugten Helligkeitsbereichs auf der Austrittsseite des Artikels erfasst wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines in längsaxialer Richtung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie anzugeben, die eine gute Ortsauflösung in Längserstreckung des Artikels bei möglichst einfachem Aufbau ermöglichen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Messen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines in längsaxialer Richtung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstabs, mit den folgenden Verfahrensschritten:
- – pneumatisches Fördern des stabförmigen Artikels in einer rohrförmigen Förderleitung,
- – Fördern des stabförmigen Artikels in einer längsaxialen Richtung durch einen Messbereich einer Messvorrichtung, wobei der Messbereich eine längsaxiale Erstreckung hat, die mindestens so groß ist wie die Längserstreckung des stabförmigen Artikels,
- – Erzeugen eines Initialisierungssignals, wobei in Abhängigkeit des Initialisierungssignals eine ortsaufgelöste Messung der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels über eine längsaxiale Erstreckung des gesamten stabförmigen Artikels zu einem bestimmten Zeitpunkt im Messbereich durchgeführt wird.
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Als physikalische Eigenschaft wird insbesondere die Länge des stabförmigen Artikels, die Länge und/oder die Position von möglicherweise unterschiedlichen Segmenten in dem stabförmigen Artikel, beispielsweise Filtersegmenten in einem Filterstab bzw. die Anordnung und/oder die Eigenschaft von Objekten, z. B. mit Flüssigkeit gefüllte Kapseln, in einem stabförmigen Artikel beispielsweise relativ zu einem Ende oder Anfang des stabförmigen Artikels verstanden. Die Längserstreckung des stabförmigen Artikels entspricht der Länge des stabförmigen Artikels.
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Erfindungsgemäß ist festgestellt worden, dass ein besonders effizientes Messverfahren, das sehr schnell wenigstens eine physikalische Eigenschaft eines stabförmigen Artikels misst, dann ermöglicht ist, wenn die Messung über die gesamte längsaxiale Erstreckung des stabförmigen Artikels zu einem bestimmten Zeitpunkt durchgeführt wird. Hierbei beinhaltet der Begriff des bestimmten Zeitpunktes auch eine sehr kurze Zeitperiode, die so kurz sein muss, dass bei einer bestimmten Geschwindigkeit des stabförmigen Artikels in längsaxialer Richtung eine entsprechend gewünschte Ortsauflösung in längsaxialer Richtung bei der Messung gegeben ist. So ist es beispielsweise mit der Erfindung möglich, in längsaxialer Richtung eine Ortsauflösung von 0,1 mm selbst bei Fördergeschwindigkeiten von 16 m/s bei stabförmigen Artikeln, insbesondere Filterstäben mit einer Länge von 160 mm zu erreichen. Die kurze Zeitperiode bzw. der Zeitpunkt entspricht somit einer kurzen Belichtungszeit von etwa 5 × 10–7 s bis 5 × 10–5, vorzugsweise 1 × 10–6 bis 2 × 10–5, weiter vorzugsweise 5 × 10–6 bis 1 × 10–5. Unter Belichtungszeit ist auch ein Messen über einen bestimmten Zeitzyklus bzw. Taktzyklus der oben angegebenen Zeiträume mit elektromagnetischer Strahlung im infraroten, ultravioletten oder Röntgenbereich zu verstehen und nicht nur im optischen Bereich.
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Vorzugsweise umfasst die Messung der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft ein Aufnehmen und Auswerten eines aufgenommenen Bildes zu dem bestimmten Zeitpunkt. Unter einem Bild wird im Rahmen der Erfindung die Aufnahme einer elektromagnetischen Strahlung verstanden, die insbesondere im infraroten, optischen, ultravioletten oder Röntgen-Bereich vorliegt. Besonders bevorzugt ist der optische Bereich.
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Vorzugsweise geschieht die Messung in einem Durchtrittstrahl- oder Reflexionsstrahlverfahren. Bei dem Durchtrittstrahlverfahren wird mittels einer möglichst belief Lichtquelle bzw. Quelle elektromagnetischer Strahlung, die in längsaxialer Richtung des stabförmigen Artikels den stabförmigen Artikel vollständig beleuchtet bzw. bestrahlt, die durch den stabförmigen Artikel tretenden Strahlen von einem entsprechenden Sensor aufgenommen und in längsaxialer Richtung ortsaufgelöst die unterschiedlich aufgenommene Intensität der Strahlung der unterschiedlichen Absorption eines entsprechenden Abschnitts des stabförmigen Artikels in seiner Längsachse zugeordnet. Bei einem Reflexionsstrahlverfahren wird Strahlung, die auf den stabförmigen Artikel eingestrahlt wird, von diesem Artikel in den Sensor reflektiert. Diese Reflexion kann an der Oberfläche des stabförmigen Artikels vorliegen. Es kann allerdings auch in den Artikel eintretende Strahlung, die durch das Material im stabförmigen Artikel gestreut wird, von dem Sensor aufgefangen werden.
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Um das Messverfahren noch genauer zu gestalten, kann vorgesehen sein, nur einen Teil des stabförmigen Artikels in queraxialer Richtung zum stabförmigen Artikel zu vermessen. Hierzu kann beispielsweise eine Blende zwischen dem stabförmigen Artikel und dem Sensor vorgesehen sein, wobei die Blende Strahlung von einem queraxialen Randbereich des Artikels abschattet. Der Sensor selbst kann beispielsweise eine Zeilenkamera sein, die in Längserstreckung der Förderrichtung der stabförmigen Artikel angeordnet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Zeilenkamera der Firma AWAIBA vom Typ DR-2x4k-7 handeln. Es handelt sich insofern um so genannte „Dragster Line Scan” Sensoren der Firma AWAIBA Lda., Madeira Tecnopolo; 9020-105 Funchal; Madeira – Portugal:
Vorzugsweise trifft zur Messung der physikalischen Eigenschaft elektromagnetische Strahlung auf den stabförmigen Artikel und es wird die durch den stabförmigen Artikel tretende und/oder von dem stabförmigen Artikel reflektierte Strahlung in einem Sensor aufgenommen. Der Sensor ist vorzugsweise eine Kamerazeile bzw. ein CCD-Array (CCD von Charged Coupled Device). Dieser Sensor nimmt die von dem Artikel kommende Strahlung in längsaxialer Richtung vollständig auf. Hierbei kann der Sensor selbst eine größere längsaxiale Erstreckung aufweisen als der stabförmige Artikel.
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Bevorzugt ist allerdings die Verwendung einer Optik, beispielsweise einer Kollimationslinse oder eines Objektivs, die zwischen dem im Messbereich während der Messung befindlichen stabförmigen Artikel und dem Sensor angeordnet ist, um entsprechend den Artikel auf dem Sensor abzubilden. Bei dem Sensor handelt es sich wie erwähnt um einen Dragster Line Scan Sensor des Typs DR-2x4k-7. Dieser Sensor weist 4.096 Pixel auf, hat eine Scanrate von 80.000 Bildern pro Sekunde und kann in einem Dual Mode Verfahren mit einer Scanrate von 160.000 Bildern pro Sekunde gefahren werden. Es kann auch ein anderer Dragster Line Scan Sensor verwendet werden, wie beispielsweise der DR-2x2k-7 mit 2.048 Pixel. In diesem Fall ist die Ortsauflösung halb so groß wie bei dem vorherigen Sensor.
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Vorzugsweise ist ein Winkel α vorgesehen zwischen der Strahlung, die auf den stabförmigen Artikel gerichtet ist, und der in den Sensor eintretenden Strahlung, wobei dieser Winkel in einem Bereich zwischen 10° und 180°, insbesondere vorzugsweise zwischen 20° und 120°, insbesondere vorzugsweise zwischen 30° und 60°, liegt. Besonders bevorzugt ist ein Winkel von 45°. In diesem Fall ist die in den stabförmigen Artikel eintretende bzw. auf diesen treffende Strahlung schräg gegen die in den Sensor eintretende Strahlung angeordnet. Diese Anordnung führt zu einer besonders genauen Messung der physikalischen Eigenschaft, da so ein relativ großes Signal- zu Rauschverhältnis erzielt werden kann.
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Vorzugsweise wird das Initialisierungssignal durch eine Messung im Messbereich der Messvorrichtung oder einer Messung stromaufwärts des Messbereichs der Messvorrichtung erzeugt. Für den Fall, dass die Messung im Messbereich der Messvorrichtung zur Erzeugung des Initialisierungssignals vorgesehen ist, dient der in der Messvorrichtung angeordnete Sensor zur Erzeugung des Initialisierungssignals. Hierzu wird der Sensor, der wie erwähnt vorzugsweise eine Zeilenkamera ist, ständig ausgelesen und ermittelt, wann der stabförmige Artikel vollständig im Messbereich angeordnet ist, so dass mit einem Messvorgang der vollständige Artikel in längsaxialer Richtung in der vollen Längserstreckung gemessen werden kann. Sobald dieses der Fall ist, beispielsweise dadurch, dass eingangsseitig des Messbereichs, d. h. stromaufwärts, das erste Pixel bzw. die ersten Pixel der Zeilenkamera ein Signal generieren, das von der Intensität einem Signal entspricht, das kein stabförmiger Artikel mehr diesen Pixel bzw. diese Pixel verdeckt, über eine Auswerte- und Steuervorrichtung entsprechend das Initialisierungssignal erzeugt wird und unmittelbar darauf wenigstens eine physikalische Eigenschaft des stabförmigen Artikels in vollständiger Längserstreckung gemessen wird.
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Alternativ hierzu kann ein Sensor stromaufwärts des Messbereichs vorgesehen sein, d. h. ein weiterer Sensor, mittels dem erkannt wird, dass ein stabförmiger Artikel diesen weiteren Sensor zu einem bestimmten Zeitpunkt verlässt. In Abhängigkeit des Abstandes dieses weiteren Sensors zum Messbereich der Messvorrichtung und der Geschwindigkeit des stabförmigen Artikels beim Verlassen des weiteren Sensors kann dann mit einer berechneten Zeitverzögerung das Initialisierungssignal erzeugt werden bzw. wird das Initialisierungssignal direkt mit Verlassen des stabförmigen Artikels aus dem weiteren Sensor erzeugt und die Steuervorrichtung gibt ein Signal an die Messvorrichtung ab, das nach einer berechneten Zeit, die der stabförmige Artikel für den Weg von dem weiteren Sensor in dem Messbereich der Messvorrichtung benötigt, die Messung der physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels über die gesamte Längserstreckung erfolgen kann.
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Vorzugsweise wird für den Fall, dass der stabförmige Artikel wenigstens eine physikalische Eigenschaft aufweist, die außerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereichs liegt, ein Ausschusssignal erzeugt und eine Austrittsgeschwindigkeit des stabförmigen Artikels beim Austritt aus dem Messbereich ermittelt. Mittels der Austrittsgeschwindigkeit ist es dann möglich, sehr gezielt und sehr präzise in einer sich stromabwärts in einem vorgebbaren Abstand befindlichen Ausschussvorrichtung die fehlerhaften stabförmigen Artikel auszuwerfen.
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Die Aufgabe wird ferner durch eine Messapparatur zur ortsaufgelösten Messung wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines pneumatisch in einer Förderleitung in längsaxialer Richtung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere eines Filterstabs, gelöst, umfassend eine Messvorrichtung mit einem Messbereich, der in Förderrichtung des stabförmigen Artikels eine Längserstreckung hat, die mindestens so groß ist wie die Längserstreckung des durch den Messbereich in längsaxialer Richtung geförderten oder förderbaren stabförmigen Artikels, wobei eine elektromagnetische Strahlung aussendende Vorrichtung und eine elektromagnetische Strahlung empfangender Sensor vorgesehen sind, die in Förderrichtung des stabförmigen Artikels jeweils längserstreckt sind, wobei der Sensor in dessen Längserstreckung eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Detektoren umfasst, mittels der ein Bild des stabförmigen Artikels wenigstens vollständig in Längserstreckung des Artikels ortsaufgelöst zu einem bestimmten Zeitpunkt aufgenommen ist oder aufnehmbar ist.
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Die Mehrzahl von hintereinander angeordneten Detektoren sind erfindungsgemäß beispielsweise die Pixel einer Zeilenkamera wie beispielsweise die Dragster Line Scan Sensoren, die vorstehend genannt sind bzw. entsprechende CCD-Zeilen oder -Zellen. Die elektromagnetische Strahlung ist vorzugsweise im infraroten, optischen, ultravioletten oder Röntgenstrahlen-Bereich. Besonders bevorzugt ist der optische Bereich. Sehr gute Messergebnisse sind allerdings auch im infraroten und ultravioletten Bereich erzielt worden. So eignet sich der ultraviolette Bereich besonders gut für Längenmessungen der Artikel.
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Vorzugsweise dient der Sensor dazu, ein Initialisierungssignal für die Aufnahme des Bildes zu dem bestimmten Zeitpunkt zu erzeugen. In diesem Fall ist ein kostengünstiger Messapparateaufbau möglich. Wenn zusätzlich ein Impulsgeber vorgesehen ist, der ein Initialisierungssignal für die Aufnahme des Bildes zu dem bestimmten Zeitpunkt erzeugt, kann der Messbereich vollständig für die Ermittlung der physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels genutzt werden.
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Vorzugsweise umfasst der Impulsgeber eine Lichtschranke und insbesondere vorzugsweise eine Steuervorrichtung, die die Signale der Lichtschranke verarbeitet; um ein Initialisierungssignal zu erzeugen. Die Lichtschranke ist vorzugsweise stromaufwärts des Messbereichs der Messvorrichtung angeordnet.
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Ferner ist vorzugsweise stromaufwärts des Messbereiches der Messvorrichtung eine Vorrichtung vorgesehen, die den stabförmigen Artikeln eine konstante Fördergeschwindigkeit aufzwingt. Diese Vorrichtung ist so ausgestaltet, dass jeder durch die Vorrichtung gelangte stabförmige Artikel die gleiche Fördergeschwindigkeit bei Ausgang aus dieser Vorrichtung aufweist. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Vorrichtung, die zunächst die eingehenden stabförmigen Artikel abbremst, um diese dann anschließend auf eine, insbesondere vorgebbare, Geschwindigkeit zu beschleunigen. Hierdurch werden die pneumatisch in einer Rohrleitung geförderten stabförmigen Artikel mit einem definierten Abstand zueinander versehen und mit einer definierten Fördergeschwindigkeit. Die Abbremsfunktion wird beispielsweise durch ein Bremsrollenpaar erzielt und die Beschleunigungsfunktion durch ein Beschleunigerrollenpaar.
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Wenn vorzugsweise vor dem Sensor eine Blende vorgesehen ist, die nur einen Teil bzw. einen örtlichen Ausschnitt der Strahlung von dem stabförmigen Artikel durchlässt, wobei insbesondere ein queraxialer Randbereich des stabförmigen Artikels abgeschattet wird, ist eine Messung mit einem sehr guten Signal-zu-Rausch-Verhältnis möglich.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht naher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Messapparatur,
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2 eine schematische Darstellung wesentlicher Teile einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
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3 eine schematische Darstellung verschiedener Strahlengänge,
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4 schematisch ein Messergebnis einer physikalischen Eigenschaft, die an einem Multisegmentfilter gem. 5a gemessen wurde,
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5a schematisch einen Multisegmentfilter,
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5b eine schematische Darstellung eines weiteren Messergebnisses anhand des Multisegmentfilters aus 5a, nur mit einem anderen Messaufbau als in 4,
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6 eine schematische Darstellung einer Blende vor einem Filterstab.
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In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente bzw. entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.
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1 zeigt schematisch einen Aufbau einer erfindungsgemäßen Messapparatur 10. Es werden Filterstäbe 13, 13' in längsaxialer Förderrichtung 12, d. h. in einer Richtung die parallel zur Längsachse der Filterstäbe 13, 13' angeordnet ist, in einer Förderleitung 11 pneumatisch zu einer Fördervorrichtung 28 gefördert und dort zunächst durch ein Bremsrollenpaar, umfassend zwei Bremsrollen 29 abgebremst. Der Filterstab 13' gelangt dann in Förderrichtung 12 zu einem Beschleunigungsrollenpaar umfassend zwei Beschleunigerrollen 30 um auf eine gleichmäßige Geschwindigkeit beschleunigt zu werden bzw. dem Filterstab 13' eine konstante Geschwindigkeit zu geben. Die Fördervorrichtung 28 hat die Funktion möglicherweise eng aneinander liegende Filterstäbe 13, 13' aus der Rohrleitung 11 mit einem Abstand zueinander zu versehen und mit einer möglichst gleichen Geschwindigkeit in die Messvorrichtung 14 abzugeben. In der Fördervorrichtung 28 ist ein nicht dargestellter Kanal zum Führen der Filterstäbe vorgesehen. Entsprechend ist ein Führungskanal mit wenigstens einer Messöffnung bzw. wenigstens einem Messfenster in der Messvorrichtung 14 vorgesehen.
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In der Messvorrichtung 14 ist ein Messbereich 15 vorgesehen, der eine Längserstreckung 16 aufweist, die größer ist als die Längserstreckung 17 des Filterstabs 13. Im Rahmen der Figurenbeschreibung wird als Beispiel für einen stabförmigen Artikel ein Filterstab, beispielsweise ein Multisegmentfilterstab, verwendet, wobei die Erfindung nicht auf das Messen von physikalischen Eigenschaften von Filterstäben beschränkt ist, sondern insbesondere auch für Zigaretten oder Tabakstöcke angewendet werden kann.
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Die Messvorrichtung 14 weist eine Lichtquelle auf, die als LED-Zeile 19 in diesem Fall ausgebildet ist. Die Lichtquelle bzw. LED-Zeile 19 sorgt für eine gleichmäßige und intensive Beleuchtung des Filterstabs 13 im Messbereich 15. In 1 gegenüberliegend, d. h. auf der anderen Seite des Filterstabs 13, ist eine Kamerazeile 20 als Sensor vorgesehen, die auch in diesem Ausführungsbeispiel eine Längserstreckung aufweist, die größer ist als die Längserstreckung 17 des Filterstabs 13. Anstelle einer derart längserstreckten Kamerazeile bzw. CCD-Zeile kann auch eine kürzere Kamerazeile bzw. CCD-Zeile vorgesehen sein, wenn eine die aus der Lichtquelle bzw. LED-Zeile austretende Lichtstrahlung 18 durch eine Kollimationslinse 27 bzw. ein Objektiv auf die Kamerazeile 20 gebündelt wird, so dass eine Abbildung des Messbereichs bzw. des Filterstabs 13 auf die Kamerazeile erfolgt.
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Die Erfindung sieht nun vor, ein Bild des Filterstabs 13 zu dem Zeitpunkt oder zu einem Zeitpunkt vorzunehmen, in dem der Filterstab 13 vollständig im Messbereich 15 angeordnet ist. Hierdurch ist durch eine Aufnahme zu einem vorgebbaren Zeitpunkt eine in längsaxialer Richtung ortsaufgelöste Messung wenigstens einer physikalischen Eigenschaft des Filterstabs 13 möglich. Beispielsweise kann hierdurch sehr einfach die Länge des Filterstabs 13 ermittelt werden oder die Länge von Filtersegmenten in einem Multisegmentfilter 13 oder beispielsweise die Lage von in einem Filterstab 13 angeordneten Objekten, die beispielsweise mit Flüssigkeit gefüllte Kapseln sein können.
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Der Zeitpunkt, zu dem die Messung stattfindet, wird über ein Initialisierungssignal für die Messung vorgegeben. Dieses Initialisierungssignal kann dadurch erzeugt werden, dass im Eingangsbereich des Messbereichs das erste Pixel oder mehrere erste Pixel detektieren, dass der Filterstab vollständig im Messbereich angeordnet ist, so dass dann über eine nicht dargestellte Auswerte- und Steuervorrichtung eine Aufnahme bzw. ein Bild des Artikels erzielt wird.
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Alternativ hierzu kann mittels einer Lichtschranke 21, die beispielsweise eine Leuchtdiode oder eine Glühlampe und einen Photoempfänger aufweist, ein Initialisierungssignal erzeugt werden. Hierbei kann mit der vorgebbaren bzw. bekannten Geschwindigkeit, mit der der jeweilige Filterstab 13 die Beschleunigerrollen 30 verlässt und den Zeitpunkt des Austritts des Filterstabs 13 aus dem Wirkbereich der Lichtschranke 21 und einem bekannten Abstand von der Lichtschranke 21 zum Messbereich 15 die Zeitdifferenz, die benötigt wird, damit der Filterstab 13 in den Messbereich 15 gelangt, durch die Steuervorrichtung 22 berechnet werden und mittels der Steuervorrichtung 22 ein Initialisierungssignal erzeugt werden, das die Aufnahme eines Bildes durch die Kamerazeile 20 veranlasst. Elektrische Verbindungen sind in 1 durch gepunktete Linien dargestellt, wobei der besseren Darstellbarkeit wegen die in den Kreisen angeordneten Kreuze Verbindungspunkte sein sollen.
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2 zeigt schematisch wesentliche Teile einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung mit einer LED-Zeile 19, einer Kamerazeile 20 und einer Kollimationslinse 27 zwischen dem Messbereich 15 und der Kamerazeile 20. Die Lichtstrahlen 18 werden mit der Linse 27 auf die Kamerazeile 20 gebündelt, so dass eine Abbildung. eines Filterstabs 13 im Messbereich 15 auf die Kamerazeile 20 erfolgt.
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3 zeigt mögliche Varianten der Anordnungen der in bzw. auf den Filterstab gerichteten Strahlung zu dem austretenden Strahl. Die Pfeile, die zu dem Filterstab 13 zeigen, sind Lichtstrahlen 18, die in Richtung des Filterstabs 13 von einer entsprechenden Lichtquelle, beispielsweise einer LED-Zeile 19, gelangen und Lichtstrahl 18' stellt den Lichtstrahl dar, der ausgehend von dem Filterstab 13 zu einem Sensor gelangt.
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Bei einem Durchstrahlverfahren ist ein Winkel α von ungefähr 180° zwischen dem einfallenden Lichtstrahl 18 und dem ausfallenden Lichtstrahl 18' vorgesehen. Eine Abbildung bzw. ein Messsignal eines gemessenen Multisegmentfilters, dessen Filtersegmente 31, 32, 33 wie in 5a angeordnet sind und von links nach rechts zunächst weniger Licht absorbieren, dann mehr Licht absorbieren, wieder weniger Licht absorbieren, dann mehr Licht absorbieren und schließlich weniger Licht absorbieren. Dieses ist in 5b dargestellt. 5b zeigt entsprechend die gemessene Amplitude A über einen Weg s in längsaxialer Richtung. Das in 5b dargestellte Signal stellt somit eine Messung der Absorption der Lichtstrahlung dar. Die Filtersegmente 31 und 33 sind aus dem gleichen Material und absorbieren die Lichtstrahlen weniger als die Filtersegmente 32. Die gestrichelten Linien, die von 5a zu 5b reichen, sollen schematisch die Grenze zwischen den jeweiligen Filtersegmenten darstellen und entsprechen etwa der halben Höhe der Signaldifferenz.
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Bei einem anderen Winkel α gemäß 3 würde sich ein anderes Messsignal ergeben. So ist beispielsweise bei einem Winkel α von 45° ein Messsignal zu erwarten, das in 4 schematisch dargestellt ist. Auch hier ist die Amplitude A des gemessenen Signals über den Weg s dargestellt. Hierbei handelt es sich auch um ein Messsignal, das bei einem Multisegmentfilter gemäß 5a gemessen wurde. Die Messstrahlung, die hier verwendet wurde, ist Licht in einer Wellenlänge, die in das Filtermaterial eindringt. Es wird somit sowohl eine Reflexion der Strahlung 18 an der Oberfläche des Multisegmentfilters als auch die gestreute Strahlung, die aus dem Inneren des Filters 13 in den Sensor gelangt, gemessen. Hierdurch erklären sich die unterschiedlichen Amplituden der Messstrahlung an den Stellen der Filtersegmente 31 und 33. Es gelangt mehr Streustrahlung im Bereich des Filtersegments 33 in den Sensor als bei den außen liegenden Filtersegmenten 31.
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Um das Messsignal zu verbessern, wird gemäß 6 eine Blende 24 vorgesehen, die den Messbereich in queraxialer Richtung des Filters beschränkt. Die Blenden sind parallel zur Längsachse 34 angeordnet. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist die Längsachse 34 in 2 im Filter 13 dargestellt. Hierdurch werden queraxiale Randbereiche des Filterstabs 13, die mit den Bezugsziffern 25 und 25' versehen sind, ausgeblendet. Es wird somit nur der aktive Filtermessbereich 26 gemessen, so dass Streustrahlung von den Randbereichen vermieden wird. Anstelle der Messstrahlung im optischen Wellenlängenbereich ist auch eine Messstrahlung im infraroten Bereich denkbar oder im ultravioletten Bereich. Auch eine Messstrahlung im Röntgenbereich ist möglich. Die Messstrahlung sollte an die Materialien des stabförmigen Artikels angepasst werden.
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Durch die Erfindung sind ein effizientes Verfahren und eine genaue Messapparatur angegeben, mittels der sehr genaue Filtersegmentprofile und -längen bei sich in Längsrichtung bewegenden Multisegmentfiltern gemessen werden können. Insbesondere können auch Filtersegmente die Kohlepartikel, wie beispielsweise Aktivkohlegranulat, aufweisen, effizient vermessen werden. Außerdem kann auch sehr effizient festgestellt werden, ob Filtersegmente fehlen. Der Filterstab bzw. der stabförmige Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie wird in der gesamten Länge von einer Zeilenkamera aufgenommen. Aufgrund der unterschiedlichen optischen Dichten bzw. der unterschiedlichen Streuung der verschiedenen Materialien des Filterstabs, insbesondere eines Multisegmentfilters, können diese gut und präzise unterschieden werden. Die Messapparatur und das Verfahren können über eine Auswertung der Messsignale bzw. des gemessenen Bildes das optische Profil des Multisegmentfilters bestimmen und auch mit einer weiteren Auswertung auf die Längen der einzelnen Segmente und des gesamten Filters schließen. Es ist somit ein sehr effizientes und einfaches Messverfahren bzw. eine sehr effiziente und einfache Messapparatur gegeben.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Messapparatur
- 11
- Förderleitung
- 12
- Förderrichtung
- 13, 13'
- Filterstab
- 14
- Messvorrichtung
- 15
- Messbereich
- 16
- Längserstreckung des Messbereichs
- 17
- Längserstreckung des Filters
- 18
- Lichtstrahl
- 18'
- Lichtstrahl
- 19
- LED-Zeile
- 20
- Kamerazeile
- 21
- Lichtschranke
- 22
- Steuervorrichtung
- 23
- Abbrems- und Beschleunigungsvorrichtung
- 24
- Blende
- 25, 25'
- queraxialer Randbereich
- 26
- aktiver Filtermessbereich
- 27
- Kollimationslinse
- 28
- Fördervorrichtung
- 29
- Bremsrolle
- 30
- Beschleunigerrolle
- 31
- Filtersegment
- 32
- Filtersegment
- 33
- Filtersegment
- 34
- Längsachse
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1397961 B1 [0006]
- EP 1557100 B1 [0007]
